氧化鋅陣列的制備及其在光電池中的應(yīng)用研究.pdf

1、氧化鋅(ZnO)是一種寬帶隙的半導(dǎo)體材料，具有優(yōu)良的物理和化學(xué)性質(zhì)，是目前光電子研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)。電化學(xué)自組裝方法具有沉積速率高、操作溫度低、可以在復(fù)雜襯底表面生長，成本低和環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，而在材料合成領(lǐng)域受到廣泛重視。本論文針對(duì)目前氧化鋅材料研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)和難點(diǎn)，利用電化學(xué)自組裝的方法在氧化鋅材料制備和光電性能的應(yīng)用方面開展了一系列的工作：
　　 詳細(xì)研究了利用電化學(xué)自組裝方法制備氧化鋅薄膜和納米粒子，探索了溶液化學(xué)法制備氧化鋅

2、納米粒子的生長機(jī)理，討論了制備條件對(duì)氧化鋅納米粒子的結(jié)構(gòu)和光學(xué)性質(zhì)的影響。
　　 將聚環(huán)氧乙烷(PEO)引入到電化學(xué)沉積電解液中，利用電化學(xué)方法控制ZnO的成核，利用PEO控制ZnO晶體的生長，獲得分散的、具有高度c-軸取向的ZnO六棱柱，提出了PEO輔助定向生長ZnO納米棒的機(jī)理，認(rèn)為PEO與ZnO不同晶面的吸附強(qiáng)度不同，導(dǎo)致了ZnO側(cè)面和端面的生長活性不同，從而促進(jìn)了ZnO晶體的各向異性生長。
　　 定向生長的ZnO

3、納米棒陣列薄膜可用于聚合物太陽能電池結(jié)構(gòu)，用以提高體系的電荷傳輸效率從而提高光伏電池效能。為此，我們制備了結(jié)構(gòu)為ITO/ZnO/PAT6-PCBM/Au的本體異質(zhì)結(jié)型聚合物光伏電池，當(dāng)在器件結(jié)構(gòu)中插入定向生長的ZnO納米柱多孔薄膜層，電池的光伏性能有很大的改善，經(jīng)過ZnO納米柱生長分布密度和整體裝置退火條件的優(yōu)化分析，我們得到了光電轉(zhuǎn)換效率為1.71％的的光伏電池。
　　 為了更加清楚的了解ZnO層在光伏電池結(jié)構(gòu)中的作用，我們以

4、相互浸潤互穿網(wǎng)絡(luò)型層層結(jié)構(gòu)光伏裝置為研究對(duì)象，分析對(duì)比了含不同結(jié)構(gòu)ZnO層的器件性能，結(jié)果表明，定向生長的ZnO納米柱多孔結(jié)構(gòu)相比于平整結(jié)構(gòu)的ZnO層更加有利于提高光電池的光伏性能；制備了含雙層結(jié)構(gòu)氧化鋅的結(jié)構(gòu)為ITO/doubleZnO/C60/PAT6/Ag的光電池，在AM1.5(光強(qiáng)為100 mWcm-2)光照射下得到的光電轉(zhuǎn)換效率為1.31％，短路電流為7.74 mAcm-2，開路電壓為0.40V和填充因子為41％。